(57)【要約】【課題】  正面輝度とアイポイント輝度とが高い輝度分布を有する厚さが薄く、低コストである照明ユニット及びそれを用いた車載用液晶表示装置を提供する。【解決手段】  照明ユニット１を、光源６と、この光源６から導入された光を出光面１４から出光する導光板７と、この導光板７の出光面１４の出光方向前方側に配置された出光角度が３５°〜５０°である単一の広出光角度拡散シート８と、この広出光角度拡散シート８の出光方向前方側に配置された単一のレンズシート９とを設けて構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源から導入された光を出光面から出光する導光板と、この導光板の前記出光面の出光方向前方側に配置された単一の広出光角度拡散シートと、この広出光角度拡散シートの出光方向前方側に配置された単一のレンズシートとを備えていることを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
前記広出光角度拡散シートは、その出光角度の設定が３５°〜５０°であることを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記広出光角度拡散シートは、その出光角度の設定が４０°±５°であることを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記レンズシートが、横筋状のレンズシートであることを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項５】
透過型液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面側に配置されて該液晶表示パネルを照明する照明ユニットとを備え、車内の左右方向の略中央部分に設置される車載用液晶表示装置であって、前記照明ユニットが、光源と、この光源からの導入光を出光面から出光する導光板と、この導光板の前記出光面の出光方向前方側に配置された単一の広出光角度拡散シートと、この広出光角度拡散シートの出光方向前方側に配置された単一のレンズシートとを備えていることを特徴とする車載用液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、車載機器における表示装置の透過型液晶表示パネルを照明するのに好適する照明ユニット及びそれを用いた車載用液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過型液晶表示パネルを用いた一般の表示装置では、正面方向での視認性を良好なものとするため、正面輝度を上げることが要求される。そして、こうした要求に対応するため、例えば図６に示すように、液晶表示パネルの背面側に配置する照明ユニット１００の構成は、光源のランプ１０１からの光を、その伝達方向を略直角方向に変換して導く導光板１０２と、この導光板１０２の出光面の前方側に、出光面から図示しない液晶表示パネルの背面方向に向け、出光角度が３５°〜５０°に設定された広出光角度の１枚の拡散シート１０３と、集光性を上げるために２枚設けたレンズシート１０４，１０５とを順に配置したものとなっている。なお、１０６は反射シートであり、１０７，１０８はそれぞれバックケース、フロントケースである。
【０００３】
そして、このように構成された照明ユニット１００（比較品１）の輝度分布特性は、図３に示す特性図の特性曲線Ｙの様になり、正面方向の輝度は高く、正面から側方に位置がずれるにしたがい急激に輝度が低下する特性となっている。
【０００４】
しかし、車載用の機器での表示装置、例えばカーナビゲーションシステムの表示装置では、表示装置が運転席と助手席の斜め前方となる車内中央部のダッシュボード内上部、あるいはコンソールボックス内上部（インダッシュ）、又はダッシュボード上面（オンダッシュ）に、表示画面が垂直あるいは垂直から傾いた状態で設置される。このため、表示装置は、運転席と助手席とからの表示内容の視認が良好におこなえなければならず、正面輝度と同時にアイポイント輝度（運転席と助手席が位置する方向の例えば左右３０°の視野角での輝度）が高いことが要求される。
【０００５】
そして、こうした要求に対応し、表示装置の輝度またはコントラストの分布特性を所要のものとするため、液晶表示パネルの背面側に設ける照明ユニットに複数面体構造の光反射部材を設け、反射面の反射角を調整することで設定をおこなうようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、液晶表示パネルの背面側に設ける照明ユニットに、光制御フィルム、上向きプリズムシート、拡散シート、下向きプリズムシートを設け、下向きプリズムシートで導光体からの光を液晶表示パネルの左右方向に分散させて平滑化し、上向きプリズムシートで液晶表示パネルの上下方向の光を中心に集光させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
これら特許文献に記載された照明ユニットにおいても所期の効果を呈するものであるが、導光板と液晶表示パネル間には拡散シート、上向きプリズムシート並びに下向きプリズムシート及び光制御フィルム等の多数の光学シート類を配置しなければならず、装置の薄型化やコスト削減の面で更なる改良が望まれるものである。
【０００８】
さらに、正面輝度と同時にアイポイント輝度を高くする構成としては、例えば図７に示すものがある。この図７に示した照明ユニット１１０（比較品２）は、導光板１０２の出光面の前方側に、出光面から図示しない液晶表示パネル背面方向に向け、出光角度が２０°〜３５°に設定された１枚の狭出向角度の拡散シート１１１と、１枚のレンズシート１０４と、１枚の偏光反射シート１１２とを順に配置したものとなっている。
【０００９】
このように構成された照明ユニット１１０の輝度分布特性は、図３に示す特性図の特性曲線Ｚの様になり、全体的に輝度が高いものとなっている。中でも正面方向の輝度は高く、また正面から側方にずれた位置でも輝度低下は緩やかで、アイポイント輝度も高い値となっている。
【００１０】
しかし、照明ユニット１１０で使用する偏光反射シート１１２は特殊なものであって汎用性に乏しく高価であり、また、拡散シート１１１、レンズシート１０４、偏光反射シート１１２の３枚の光学シートを組み合わせて使用するために、導光板１０２と液晶表示パネルの間に配置する光学シートは厚いものとなってしまう。
【００１１】
その結果、照明ユニット１１０としての厚さが厚くなってしまい、こうした照明ユニット１１０を用いた車載用の表示装置では、装置の薄型化やコスト低減が困難である。
【特許文献１】特開２００３−８４６８１号公報
【特許文献２】特開２００３−８７６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、正面輝度と同時にアイポイント輝度が高い輝度分布を有する厚さが薄く、低コストである照明ユニット及びそれを用いた車載用液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の照明ユニット及びそれを用いた車載用液晶表示装置は、
照明ユニットが、光源と、この光源から導入された光を出光面から出光する導光板と、この導光板の出光面の出光方向前方側に配置された単一の広出光角度拡散シートと、この広出光角度拡散シートの出光方向前方側に配置された単一のレンズシートとを備えていることを特徴とするものであり、
また、車載用液晶表示装置が、透過型液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面側に配置されて該液晶表示パネルを照明する照明ユニットとを備え、車内の左右方向の略中央部分に設置される車載用液晶表示装置であって、照明ユニットが、光源と、この光源からの導入光を出光面から出光する導光板と、この導光板の出光面の出光方向前方側に配置された単一の広出光角度拡散シートと、この広出光角度拡散シートの出光方向前方側に配置された単一のレンズシートとを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、照明ユニットでは、正面輝度と同時にアイポイント輝度が高い輝度分布を有しながら、低コスト化が実現できると共に薄型化することもでき、また車載用液晶表示装置においては、運転席や助手席での表示画面の視認が良好に行え、装置コストの低減と薄型化が可能となる等の効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の一実施形態を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は照明ユニットを示す断面図であり、図２は照明ユニットの概略斜視図であり、図３は視野角に対する輝度分布特性を示す特性図であり、図４は車載用液晶表示装置の断面図である。
【００１６】
図１乃至図４において、照明ユニット１は、例えばカーナビゲーションシステム等での表示を行う車載用液晶表示装置２等の面光源装置として用いられ、その略長方形状の透過型液晶表示パネル３の背面側に配置して、背面側から液晶表示パネル３を照明する。この照明ユニット１は、車載用液晶表示装置２の液晶表示パネル３の形状に倣って略長方形状の浅い箱形としたバックケース４とフロントケース５内に、光源６、導光板７、広出光角度拡散板８、レンズシート９、反射シート１０を設けて構成されている。
【００１７】
光源６は、例えば２本の直管状の冷陰極管１１と、それぞれの長手方向に沿って設けられた樋形状のリフレクタ１２とで構成されており、バックケース４の長手方向の上下に１つずつ分けて、略長方形厚板状の導光板７の対向する上下両側端面に沿って配置されている。また、導光板７は、例えばポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂で形成されており、その上下の側端面を入光面１３、この側端面に直交する一主面を出光面１４として、バックケース４内に収納されている。
【００１８】
そして、光源６からの放射光が入光面１３から導光板７内に導入され、導入された光は導光板７内を伝播した後、出光面１４から出光される。なお、反射シート１０は出光面１４の背面の外側で、バックケース４の内底部との間に配置されており、導光板７の背面側に伝播された光を出光面１４方向に反射する。
【００１９】
また、導光板７の出光面１４の前方には、出光方向に単一の広出光角度拡散シート８と、単一のレンズシート９とが、この順に配置されている。これにより、導光板７の出光面１４から出光した光は、広出光角度拡散シート８、レンズシート９を透過した後、バックケース４の開口側に被せるように設けたフロントケース５の開口部１５から放出される。この照明ユニットの放出光は、その前方に配置される液晶表示パネル３の背面に向け放射される。
【００２０】
また、このように配置されている広出光角度拡散シート８は、図５に示すように、出光角度が±方向で３５°〜５０°に設定された広い出光角度を有するもので、図示しないが拡散シート単独での輝度分布特性曲線が中心から左右横方向略±４０°の位置（略４０°±５°の位置）にピークを有する双峰特性となっている。さらにレンズシート９は、図２に示すように、導光板７の出光面１４側を平坦面とし、この平坦面とは逆の側となる面の外方側表面に、アイポイント輝度として必要な左右方向に山線、谷線を設けて横筋状としたプリズム形状の凹凸部１６が刻設されたレンズシートとなっていて、左右方向の輝度の向上が図れるようになっている。
【００２１】
そして、上記のように構成された照明ユニット１（実施品）の輝度分布特性は、横軸に視野角をとり、縦軸に輝度をとって図３中に特性曲線Ｘとして示すようになっている。特性曲線Ｘは、視野角が±３０°の範囲で４４０ｃｄ／ｍ２以上の略平坦な輝度特性を示しており、一般に車載用として要求される輝度特性の例えば正面輝度が３５０ｃｄ／ｍ２以上、左右アイポイント輝度（±３０°の視野角での輝度）が３６０ｃｄ／ｍ２以上の条件を充分に満足するものとなっている。
【００２２】
しかも、正面輝度とアイポイント輝度間の輝度差が少ないので、液晶表示パネル３を見た場合、見る方向や角度によっても略一定の輝度が確保されているので、違和感無く表示を黙認することができる。
【００２３】
以上の通り、照明ユニット１を上記構成とすることで、特殊で高価な偏光反射シートを用いることなく、単一の拡散シート８と、単一のレンズシート９のそれぞれ最少の構成部材によって、所要とする性能を得ることができると共に、偏光反射シートを用いないことから、その厚さ分だけ厚くならず、ユニットの薄型化が可能となるばかりでなく、廉価なものとすることができる。さらにレンズシート９が、出光側となる外方側表面に左右方向の横筋状とした凹凸部１６が刻設されたものであることから、左右方向の輝度が向上したものとなっている。
【００２４】
なお、本実施形態では、出光角度が３５°〜５０°に設定された広出光角度拡散シート８を用いたものについて説明したが、広出光角度拡散シート８の出光角度の設定を±方向で４０°±５°とするならば、輝度特性をさらに好ましいものとすることができる。
【００２５】
また、上記のように構成した照明ユニット１は、図４に示すように、透過型液晶表示パネル３の背面側に配置され、液晶表示パネル３を照明することにより車載用液晶表示装置２を構成する。液晶表示パネル３は、例えばガラス基板に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や表示電極等を設けて形成されたＴＦＴアレイ基板１７と、同じく例えばガラス基板に対向電極等を設けた対向基板１８と、これらのＴＦＴアレイ基板１７と対向基板１８の間に封入、保持された図示しない液晶部材とを備えて構成されている。さらに、照明ユニット１の前方側に配置するにあたって、液晶表示パネル３の前面及び背面に偏光板１９，２０が設けられる。
【００２６】
そして、車載用液晶表示装置２が、例えばカーナビゲーションシステムの表示を行うものである場合には、車内の運転席と助手席の斜め前方となる中央部のダッシュボード内上部、もしくはコンソールボックス内上部（インダッシュ）、又はダッシュボード上面（オンダッシュ）に表示画面が垂直あるいは垂直位置から傾いた状態で設置され、所定の情報表示を行い、運転席と助手席からの情報の視認がなされる。
【００２７】
この時、照明ユニット１の輝度分布特性が上記したような特性を示すことから、表１に示すように、実施品においては、比較品１に比して中心輝度や中心色度では若干数値的に落ちるものの、左右３０°のアイポイント輝度では各段に優れた値を示しており、車載用液晶表示装置２として十分な性能を備えるものとなっている。
【００２８】
また、比較品２と比較した場合では、中心輝度及びアイポイント輝度の両者共に下回るが、比較品２においては特殊な偏向反射シートを使用しなければならず、汎用性に乏しく高価となるばかりでなく、光学シート類の厚さが増加しているのに対して、実施品の場合にはこのような特殊な偏向反射シートを使用せず、且つ、広出光角度拡散シート８とレンズシート９との２枚のシートで構成することが可能で、廉価で汎用性に優れ、しかも薄型化できるので、搭載スペースに制限があり省スペース化が要求される車載用液晶表示装置２に適用して好適なものであるばかりでなく、中心輝度とアイポイント輝度との輝度差が少なく抑えられているので、車載用液晶表示装置２の正面や、左右３０°方向に位置する運転席や助手席からの表示内容の視認が違和感なく良好に行えるものである。
【表１】
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【００２９】
なお、上記説明では、光源６として直管状の２本の冷陰極管１１を対向するように配置した構成について説明しているが、単一の冷陰極管１１もしくはＬ字型やコ字型、あるいはこれらの組合せで構成することも可能であり、更に冷陰極管１１に代えてＬＥＤ等を光源６として使用することも可能である。
【００３０】
また、導光板７として、光源６から離れるに従って板厚を薄くしたり、裏面側にプリズム等を設けた構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態における照明ユニットを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における照明ユニットの斜視図である。
【図３】照明ユニットの視野角に対する輝度分布特性を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車載用液晶表示装置の断面図である。
【図５】本発明に係る照明ユニットに使用される広出光角度拡散シートの輝度分布特性を示す特性図である。
【図６】従来の一般の液晶表示装置に用いる照明ユニットの断面図である。
【図７】従来の車載用液晶表示装置に用いる照明ユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…照明ユニット
２…車載用液晶表示装置
３…液晶表示パネル
６…光源
７…導光板
８…広出光角度拡散シート
９…レンズシート
１４…出光面
１６…凹凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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